Виды свай для фундамента, классификация, как их делают

В России, где места под застройку и подъездные пути хватало, а несущая способность грунтов на большей части территории невелика и стабильна, винтовые сваи не применялись до революции. Внедрение в строительство фундаментов на винтовых сваях началось только с освоением районов, расположенных в зоне вечной мерзлоты. Если ее нарушить земляными работами, то образуются кратеры протаивания, в которые может ухнуть не то что дом, но и целая деревня, а фундамент на сваях их практически не требует.

Что такое винтовые сваи?

Винтовые сваи представляют собой железные трубы с приваренным литым наконечником в виде винта. Винт позволяет легко вкрутить сваю в грунт, получив тем самым надежную опору, поверх которой затем укладывается швеллер или другой металлопрокат для последующего строительства фундамента.

Использование свай даёт возможность в кратчайшее время возвести основание дома там, где нет возможности поставить традиционный фундамент в виде плиты или ленты. Как правило, применение свайных фундаментов, актуально на заболостистых местностях, на склонах и сильно рыхлых грунтах.

Применение винтовых свай

Винтовые сваи нашли самое широкое применение:

  1. В капитальном строительстве;
  2. При возведении объектов жилого типа;
  3. При сооружении гидротехнических объектов, мостов и причалов.

Как было сказано выше, использование свай оправдывается в тех случаях, когда построить обычный тип фундамента, нет возможности. Как правило, такое происходит, если на участке наблюдается слабонесущий или пучинистый грунт.

Кроме того, винтовые сваи стали практически незаменимы при укреплении откосов, а также при проведении различного рода работ, связанных с реконструкцией зданий.

Как работает винтовая свая?

Разберем типичный для средней полосы РФ случай расположения слоев грунта, см. рис. справа:

Работа винтовой сваи в грунте

  1. Сверху – гумус, постепенно переходящий в супесь, общей мощностью 0,15-3 м. В данном случае важно не их плодородие, а то, что грунты это очень слабые, несущая способность менее 2 кг/кв. см, рыхлые и в глубине сильно, а перед зимой и обильно, увлажненные.
  2. Слой суглинка с несущей способностью 3-4 кг/кв. см. Его мощность для возможности применения обычных винтовых свай должна быть не менее 0,7-1,2 м, а сам он в пределах строительной площадки сплошным.
  3. Рыхлый, сильно, вплоть до плывунов, обводненный аллювий большой мощности; несущая способность не более 2-3 кг/кв. м.

В черноземной полосе гумус на супеси может достигать мощности более 5 м, с одной стороны. С другой, там местами прямо на поверхность могут выходить т. наз. ергени – песчано-глинистые отложения Ергень-реки времен последнего оледенения, по которой воды тающего ледникового щита Фенноскандии стекали в древнее Сарматское море, объединявшее Черное, Азов, Каспий и Арал. Свое название в геологии она получила от моренной гряды Ергень, в которой впервые были обнаружены эти характерные отложения. Между прочим, по геологическим данным, эта «речка» достигала 200 км ширины русла, а ее пойма – 600 км.

Несущая способность ергеней уже на глубине 0,5 м достигает 5-6 кг/кв. м, а при вворачивании сваи конус уплотнения нарастает чрезвычайно быстро. Если свая ушла в ергень до заклинивания глубже, чем на 2,5 м, отлично, фундамент будет очень прочным. Если менее чем на 2 м – здесь на сваях строить нельзя. Но вернемся к обычным грунтам.

Примечание: сходными с ергенями свойствами обладают аллювиальные наносы предгорий и приморских равнин.

Верхний слой гумуса с супесью, подверженный промерзанию – пучинистый. Вода при замерзании расширяется равномерно во все стороны, поэтому зимой пучинистый грунт крепко обхватит сваю со всех сторон и с огромной силой потянет вверх. А весной, оттаяв, отойдет в стороны и даст ей возможность свободно проседать и наклоняться. В наших краях, увы, почти вся нагрузка на винтовую сваю передается ее пятой ниже, а с боков ее вес почти ничто не держит. Выжимания воды и спрессовывания грунта вокруг сваи в конгломерат, как при забивании забивной, при заворачивании винтовой не происходит.

Супесь ниже глубины промерзания почти не сопротивляется вырыву сваи. Если слой суглинка, который только и воспринимает нагрузку, меньше минимальной его толщины 0,7-1,2 м, то остается всего 2 выхода:

  • Загнать сваю в суглинок только на 1 виток винта, причем конец сваи не должен протыкать несущий слой более чем наполовину, иначе его вокруг сваи размоет почвенной водой. Еще одно условие – до несущего пласта должно быть не менее 2,5 м от низшей точки стройплощадки, иначе у фундамента не окажется должной поперечной устойчивости.
  • Взять очень длинную, не короче 5 м, сваю специальной конструкции для пучинистых и плывущих грунтов, см. далее. Эти же сваи пригодны для верхнего слоя свыше мощностью 3 м, напр. на черноземах. Но заворачивать их можно только тяжелой спецтехникой. Мало того, что свая длинная, да еще земля вязкая и липкая.
Читайте также:  Вентиляция подвала частного дома — устройство и монтаж

Примечание: в первом случае на сваю длиной менее 4 м свободно надевается противовырывной кожух из металлической трубы, как показано на рис. Пример технического парадокса – чтобы свая крепче сидела в земле, ее нужно от земли отгородить.

Виды винтовых свай

Ознакомьтесь также с этими статьями

  • Современный водонагреватель – незаменимое решение для каждого дома
  • Верный помощник в борьбе с ненужной травой или порослью
  • Особенности использования бетона
  • Швейная фурнитура оптом

Винтовые сваи могут быть:

  1. Конструкциями, обладающими литым наконечником. Литые винтовые сваи представляет собой трубу, производство которой осуществляется методом литья. Они обладают стандартным размером – 108 мм. Их отличительной особенностью является высокий показатель прочности и надежности;
  2. Конструкциями, обладающими сварным наконечником. По своему внешнему виду сварные сваи являются трубами, имеющие заостренные наконечники. Их название – лопасти.

Сварные винтовые сваи могут быть следующих разновидностей:

  • Сваи, предназначенные для каменистых грунтов.
  • Сваи, необходимые для малоэтажного строительства.
  • Сваи с закрытым наконечником для малоэтажного строительства.

Литые винтовые конструкции могут быть следующих видов:

  • Сваи для талых грунтов с большим процентом содержания влаги.
  • Сваи, необходимые для установки в вечномерзлый грунт.
  • Сваи, предназначенные для малоэтажного строительства.

В зависимости от своей разновидности и категории, сваи имеют разную конструкцию и отличительные особенности.

Сваи оболочки применение, материалы

Эффективное средство создания надёжного фундамента, применяющееся в большом строительстве. Служат длительное время. Представляют собой пустые внутри стержни крупного диаметра. Стандартная длина – 12 м. Применяются при возведении больших сооружений.

Отлично подходят для влажных, неустойчивых, слабых почв, при наличии сейсмической активности, постоянных колебаний, поскольку плотно соприкасаются с разными слоями грунтов на протяжении всей длины. Монтаж требует значительного пространства и применения сложных технологий.

В основном изготавливаются из железобетона. Это позволяет наращивать их длину до 48-м. Наращивание производится соединениями фланцевого типа с помощью болтов. Часто снабжаются наконечниками в виде конусов. Сваи-оболочки из металла являются обычными трубами с разным сечением.

Погружаются с помощью специальной вибрационной техники. Этот метод в ряде случаев предусматривает выемку разрыхляемого грунта, однако можно обходиться и без неё. Применение подобной техники должно согласовываться с соответствующими органами, поскольку вибрация опасна для расположенных поблизости архитектурных сооружений.

Виды материалов

Классификация свай осуществляется также на основании такого признака, как материал, из которого изготавливаются опоры.

Деревянные сваи

Виды свай из древесины используют в тех случаях, когда речь идет о легких постройках. На деревянных сваях обычно возводят небольшие кафе, хозяйственные постройки и проч. Это не должны быть серьезные капитальные объекты.

Для строительства оснований применяют такие виды древесины, как дуб, кедр, лиственница, сосновые породы.

Диаметр деревянных свай в среднем составляет 0,2м, длина – 4-16м.

Древесина для свай обязательно должна быть обработана составами, предупреждающими гниение. Для дополнительной защиты на сваи наносят креазот либо осмолку и заворачивают в антисептические бандажи.

Под каждую сваю бурят скважину. Диаметр скважины должен на 50% превышать диаметр опорного элемента. Нижняя опора обычно представлена камнями или бетонным раствором. После установки опоры закапываются, грунт тщательно утрамбовывается.

При условии правильной установки деревянные сваи способны прослужить не один десяток лет.

Железобетон

Железобетонные виды свай представлены двумя вариантами:

  • Готовые балки.
  • Сваи, заливающиеся в опалубку.

Средний диаметр железобетонной сваи – 20-40см, в длину они могут достигать 16м.

Сечение свай может иметь разную форму. Такие сваи бывают круглые или многоугольные. Нижний конец опоры обычно заострен. Однако встречаются также тупые опоры.

Железобетонная свая может быть цельной или представлять собой составную конструкцию из нескольких элементов.

Металл

Большую популярность в настоящее время имеют металлические сваи винтового типа. Они отличаются высоким уровнем прочности, технологичностью и одновременно достаточно экономичны.

Виды свайных фундаментов на винтовых опорах имеют массу преимуществ. Среди них:

  • Великолепная несущая способность.
  • Отсутствие фактора усадки.
  • Такие опоры прекрасно показывают себя на местности со сложным рельефом и слабы грунтом.
  • Фундаменты на винтовых сваях можно устанавливать в любую погоду и в непосредственной близости к разного рода коммуникационным сетям.
  • Для установки опор не требуется проводить земляные работы.
  • Такие фундаменты характеризуются очень большим сроком службы.
Читайте также:  Выбор фундамента для пристройки к дому своими руками

Существенный недостаток заключается в том, что в доме с таким фундаментом вы не сможете обустроить подвал. Но в условиях влажных, подвижных, нестабильных грунтов, характеризующихся глубоким уровнем промерзания, металлические винтовые сваи порой являются единственным возможным вариантом.

Особенности конструкции фундамента на винтовых сваях

Просчет количества опор требует предварительных геологических изысканий на грунте

Просчет количества опор требует предварительных геологических изысканий на грунте. Это делается для определения подвижности, состава почвы, а также точки промерзания, высоты залегания грунтовых водоносных слоев. При регламенте размещения опор шагом 2-3 метра, получается, что для дома площади 30 м2 потребуется от 8 шт. опор, для дома в 70 м2 – от 16 винтовых опор. Если строится двухэтажный дом площади от 150 м2, то количество будет уже от 20 опор.

Несущая способность для сваи, винт которой имеет диаметр в 300 мм, определяется грунтом:

  • Глина, суглинки – 2-4 тонны;
  • Супеси, глина с песком – 3-6 тонн;
  • Песчаные грунты – 6-9 тонн.

Таким образом, легко рассчитать количество опор. Что касается срока эксплуатации, то оцинкованная опора толщиной стенки в 4 мм, диаметра 80 мм прослужит не менее 70 лет. А принимая во внимание высокие экологические требования, предъявляемые частными застройщиками, свайно-винтовой фундамент вполне подходит под определение экофундамент, так как не выделяет никаких вредных веществ, не требует уничтожения насаждений и поверхностного слоя грунта.

Достоинства оснований на винтовых сваях

Для начала мы кратко перечислим преимущества винтовых свай, а  затем рассмотрим каждый раздел отдельно. Итак, винтовые сваи (преимущества):

  1. прочность и долговечность;
  2. дешевизна;
  3. лёгкость и скорость монтажа;
  4. надёжность на осадочных грунтах;
  5. возможность использования на склонах.

Если верить практике, то скорость разрушения бетонного основания намного выше, чем свайного фундамента. Объясняется этот тем, что железобетонные фундаменты больше подвержены осадочным деформациям, что приводит к снижению их несущей способности.

Подсчитав все затраты на устройство свайного фундамента и сравнив их с расходами на сооружение бетонного, плитного или ленточного основания, можно точно сказать, что они намного меньше. Таким образом, сооружая фундаменты на винтовых сваях, вы значительно экономите свои деньги.

Быстрота монтажа свайных оснований – это большой плюс в пользу таких конструкций. Например, чтобы устроить фундамент из винтовых свай под небольшой частный домик или баньку потребуется всего один день! Такая скорость монтажа связана с тем, что:

  • нет необходимости рыть траншеи или ямы;
  • не требуется использование спецтехники (для монтажа вручную небольших свай достаточно 2-3 человек);
  • поскольку устройство основания выполняется без использования бетона, не нужно ждать момента его схватывания;
  • для устройства такого основания не требуются особые знания и навыки.

На непрочных или осадочных грунтах можно использовать только свайные фундаменты. Ведь только такой вид основания позволяет добраться до плотной породы и закрепиться в ней концами свай. В этом и состоят основные преимущества фундамента на винтовых сваях в сравнении с другими типами оснований.  Единственным основанием, на котором нельзя использовать свайные фундаменты является скала.

Расчёт свайно-винтовых оснований и затрат

Советуем к прочтению другие наши статьи

  • Какие кондиционеры лучше для квартиры
  • Приобретение строительных материалов у надежной компании – верное решение
  • Силиконовый герметик
  • Особенности качественной кухонной посуды Люминарк

Для расчета свайно-винтового фундамента требуется учитывать нижеприведенные положения:

  • Расчет несущей способности каждой сваи.
  • Определение показателя прочности конструкций.
  • Расчет несущей способности, которой обладает почва.
  • Глубина, на которую может промерзнуть почва.

Все расчеты требуется проводить с учетом общей нагрузки будущего строения. Кроме того требуется учитывать силу ветра и давление, оказываемое на постройку. Не стоит забывать про климатические особенности региона, где осуществляется строительство.

Невозможно с точностью подсчитать все затраты на свайно-винтовой фундамент. В каждом регионе будут выходить различные затраты. В любом случае стоимость стандартного строения 6х6 начинается от рублей. Начиная с 6х9, стоимость равняется более рублей. Фундаментальное основание для дома 9х1 выйдет по стоимости более рублей.

Количество лопастей

Винтовые сваи могут иметь одну лопасть, как было показано в таблице выше, или несколько. Соответственно, их и называют одно- и многолопастными.

Однолопастные сваи применяют для обустройства фундаментов на местности с грунтами, имеющими высокую несущую способность. Однако, используя этот тип изделий, особенно со сварными наконечниками, нужно быть готовым к тому, что они могут уйти в «срыв», достигнув критической нагрузки. При этом опоры теряют свою несущую способность, что негативно отразится и на целости обвязки фундамента.

Многолопастные изделия применяются для обустройства фундаментов на самых разных грунтах, в том числе и слабых. Они имеют высокую несущую способность и устойчивы к большим нагрузкам разных видов — вдавливающим, горизонтальным или выдергивающим.

Читайте также:  Глубина заложения ленточного фундамента: СНиП, таблица, расчет

Евгений Филимонов Задать вопрос Большее количество лопастей на стволе сваи дает возможность использовать изделие с меньшим диаметром трубы, имеющей достаточную толщину стенок. Высокая эффективность подобных свай достигается оптимальным расположением лопастей на их стволе.

Расстояние между лопастями, шаг и угол их наклона рассчитывается индивидуально, с учетом расположения слоев грунта и его состава на конкретной строительной площадке. Работа с такими опорами, безусловно, требует квалифицированного подхода.

Установка ростверка

Ни одно сооружение не может располагаться только на сваях. Необходим ростверк, который объединяет сваи в единую конструкцию и создает основание для возведения стен.

Ростверки могут быть сборными и монолитными в виде балок, лежащих на сваях или цельной плиты, накрывающей все сваи.

Ростверк

Если используются сборные ростверки, то точность погружения свай должна быть очень высокой. По горизонтали сваи не должны иметь отклонения больше или меньше 0,05м, а по вертикали 0,01 м. Устройство комбинированных ростверков допускает большие отклонения, поскольку узел свайного фундамента выполняется в монолитном исполнении в съемной опалубке.

По высоте от земли различают высокие ростверки и низкие. При сооружении высокого ростверка создается свободное пространство между поверхностью земли и ростверком, которое впоследствии заделывается при помощи забирки (наружная стенка между сваями). Низкие ростверки могут соприкасаться с грунтом или быть погруженными в него, но этот вариант возможен только при непучинистых грунтах.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Применение свайных фундаментов имеет свои преимущества:

  • свайные фундаменты могут возводиться на грунтах любой сложности;
  • снижается объем земляных работ, так как не нужно копать котлованы или рыть траншеи;
  • уменьшается расход бетона и арматуры за счет уменьшения всего объема фундамента;
  • производить фундаментные работы можно круглый год, не исключая зимний период;
  • конструкции, возводимые на свайных фундаментах, отличаются особой стойкостью к паводкам, подвижкам грунта вследствие зимнего вспучивания.

Однако, несмотря на все преимущества свайных фундаментов, возводятся они крайне редко в индивидуальном жилищном строительстве по причине высокой стоимости транспортных расходов на доставку свай и из-за использования сваебойной техники.

Классификация фундаментов происходит по многочисленным признакам, это зависит:

  • от вида свай;
  • от расположения свай — отдельностоящие сваи, расположенные кустом, ленточное расположение, сплошное поле свай;
  • от типа сопряжения сваи со строящимся зданием- с устройством ростверка или без него;
  • от вида ростверка – высокий или низкий;
  • от конструкции ростверка – монолитный, сборный или комбинированный;
  • от вида соединения ростверка со сваями – жесткое, свободное опирание, с устройством сейсмических поясов.

Среди типов свайных фундаментов наиболее часто применяются железобетонные сваи, которые сочетают в себе свойства висячих свай и свай-стоек.

При возведении каркасных многоэтажных зданий применяются свайно — плитные фундаменты. Такое решение конструкторов обусловлено в тех районах, где сейсмическая обстановка неустойчивая и есть риск подвижек грунта при землетрясениях. Суть этого инженерного изобретения заключается в создании необходимой жесткости свай и железобетонной плиты, которые обеспечивают совместную деформацию элементов фундамента при сейсмических нагрузках.

Свайно-плитный фундамент

Сваи устраиваются кустовым методом, после чего делается ростверк с выпуском арматуры для последующего крепления тонкой железобетонной плиты. Между ростверком и бетонной плитой устраивается шов из герметичного материала, который обеспечивает независимость осадки здания, гидроизоляцию конструкции, одновременно реагирует на сейсмические изменения в почве.

Свайный буронабивной фундамент чаще всего применяется при строительстве индивидуальных жилых домов ввиду его экономичности и упрощенной технологии, по сравнению с другими видами свай. Для небольших строений и при неглубоком залегании твердых грунтов скважины под сваи можно бурить даже вручную специальными бурами или выкапывать ямы соответствующей глубины.

В любом случае, объем земляных работ будет меньше, чем при устройстве ленточного фундамента монолитного или сборного.

Если грунт твердый и не осыпается, опалубку можно не выставлять. В противном случае, в скважину вставляют рубероид, полиэтиленовую пленку или картон в виде рулона, в который уже вставляется арматурный каркас и заливается бетон.

Свайный фундамент под колонны, если проектом дома таковые предусмотрены, делается безростверковым. Под колонны используются готовые конструкции в виде железобетонных стаканов, оголовков или насадок.

Для небольших по своей массе строений – заборов, навесов, каркасных домов применяются сваи колонны. Это забивная свая круглого или квадратного сечения, которая является продолжением колонны и в надземной части здания или сооружения. В этом случае устраивать ростверк не требуется.

О сайте

zalman